汽車沖壓用鍍鋅鈑金凹凸點缺陷來源與防控

關鍵詞：汽車沖壓；鍍鋅鈑金；凹凸點；缺陷

0引言

汽車沖壓件是構成汽車車身的主要部分，其質量直接關系到汽車的外觀和性能。鍍鋅鈑金因其出色的耐腐蝕性和良好的加工性能，在汽車沖壓件制造中扮演著重要角色[1]。然而，在沖壓過程中，鍍鋅鈑金表面容易產生凹凸點缺陷，這些缺陷不僅影響汽車的外觀質量，降低產品的美觀度，還可能削弱其結構強度和耐久性，影響汽車的使用性能和安全性。因此，深入研究鍍鋅鈑金凹凸點缺陷的成因，并探索有效的防控措施，對于提升汽車沖壓件的整體質量、增強汽車的耐腐蝕性能、滿足市場對高品質汽車的需求具有重要的實際意義。這不僅關系到汽車制造商的品牌形象和市場競爭力，也直接關系到消費者的使用體驗和安全。

1鍍鋅鈑金凹凸點缺陷來源分析

1.1鍍鋅鈑金凹凸點缺陷來源

鍍鋅鈑金凹凸點缺陷原因較多，常見來源有以下幾個方面。

（1）在修邊沖孔作業中，如果毛坯與凸模或凹模之間的接觸不良，或者定位的相對高度沒有被正確設置，制件在沖裁時可能無法與刃口的輪廓緊密對齊，這最終會導致毛刺的產生[2]。

（2）翹曲變形是制件不平整狀態的一種表現，這種狀態通常在材料與凸模和凹模接觸的早期階段就開始形成。

（3）制件表面的劃痕，也稱為拉傷，主要由以下幾個原因造成。

①凹模圓角區域的表面粗糙度不符合標準，在拉深過程中材料可能會被劃傷，并且這種劃傷還可能導致材料粘附在凹模表面，從而形成更多的劃痕。

②凹模內部的雜質或拉深油中的污染物也可能導致制件表面出現劃傷。

③壓料面是由多個鑲件拼接而成的，那么鑲件之間的不良結合也可能成為劃痕的誘因。

④如果工藝補充區域的設計尺寸過小，那么在通過凹模口時可能無法有效去除劃痕。

（4）沖擊線和滑移線。其形成原因為：當板料從靜摩擦狀態（被壓緊）過渡到動摩擦狀態（開始流動）時，特別是在凹模圓角區域，材料會經歷拉伸和變薄，同時伴隨著加工硬化，這些因素共同作用導致了沖擊紋。進一步地，在鈑金成形的早期階段，壓料面會首先對板料施加壓力。隨著成形過程的深入，凸模的最高點棱線會首先與板料接觸，這種接觸是線性的，因此很容易在板料上形成滑移痕。

（5）鋅層脫落。這種缺陷可能的原因包括爐溫控制不精確、退火爐密封性能不佳、原材料硅含量過高以及操作環境不良等[3]。

（6）鋅粒（鋅疤）。這種缺陷表現為鍍鋅層表面出現大小不一的點狀或塊狀凸起，形似芝麻或米粒，觸感粗糙。其成因可能與底渣積累過多、鋅液溫度過高以及鋅液中鋁含量過高有關[4]。

（7）氣刀條紋（條狀缺陷）。鍍鋅鋼帶表面沿軋制方向出現的樹枝狀或條狀凸起紋理稱為氣刀條紋。可能的成因包括鋅液粘稠度過高、鋅液溫度偏低、鋁含量過高、氣刀位置或壓力設置不當以及氣刀縫隙局部堵塞等。

（8）邊厚（花紋）。鍍鋅鋼帶邊緣的鋅層比中心或其他區域更厚重，形成條狀花紋，這種現象稱為邊緣增厚。可能的原因涉及氣刀角度調整不當、邊緣區域冷卻速率快以及原材料板型不良等。

（9）鋅流紋（鋅浪）。鍍鋅層呈現波浪狀花紋，稱為鋅流波紋。可能與鋅液溫度過高、鋅液粘稠以及鋁含量低有關。

（10）水印。小鋅花板表面出現的白色帶狀凹槽或點狀凹陷稱為水印缺陷。這可能是由于冷卻水滴過大或水流直接沖擊，導致未完全凝固的鋅花表面形成凹坑。

（11）白銹。鍍鋅層表面出現的白色物質積累，主要是由白色氧化粉末和沉淀物組成，包括氧化鋅（ZnO）和氫氧化鋅[Zn（OH）?2]。該缺陷可能由多種因素引起，包括：涂油或鈍化處理不恰當；惡劣的車間環境條件；鍍鋅層表面殘留的助鍍劑或浮塵；助鍍劑煙熏導致的污染；涂油和鈍化工藝的缺陷；在潮濕環境中過長時間的貯存或運輸；貯運過程中遭遇雨水或海水的浸濕；儲存倉庫內溫度低于露點，造成冷凝水形成并腐蝕板面；鍍鋅板與其他酸堿、鹽類等腐蝕性介質的直接接觸或混存[5]。

1.2鍍鋅鈑金凹凸點缺陷防控措施

要防控鍍鋅板金凹凸點缺陷，首先是材料預處理，可以采用先進的鍍鋅技術，保證鍍鋅層的均勻性。通過進行材料退火處理，以消除內應力。其次是工藝優化，例如調整沖壓速度和壓力，使其適應材料特性。優化模具設計，確保凸模和凹模的間隙適當。此外通過設備維護與升級，定期校準和維護沖壓設備，確保沖壓精度。對磨損的模具進行及時更換或修復。以上措施可以有效防控鍍鋅鈑金凹凸點缺陷的發生。

2驗證分析

某車型項目外覆蓋件首次采用鍍鋅板材，從正式導入生產以來，IPPM質量數據連續3個月不達標，平均返修率3.98%，遠高于目標標準小于等于0.5%。連續不合格品前位模具線為：發罩外板、左側圍外板、右前門外板、右后側門外板及尾門下外板。對缺陷發生的來源進行數據統計（圖1），表明鈑金的凹凸點缺陷最為明顯。

項目組梳理沖壓自制件生產工藝流程，運用“關聯圖梳理造成鈑金凹凸的因素，如圖2所示。經深入分析、篩選與梳理，共計識別8項導致鈑金凹凸的末端因素，分別是：傳送皮帶潔凈度不足；板料毛刺差；板料表面潔凈度不足；清洗機潔凈度不足；板料包裝生產異物；鋅粉脫落；沖壓切邊鐵屑；清洗油潔凈度不足。

2.1傳送皮帶潔凈度不足

項目組人員通過對皮帶擦拭進行抽檢，證實傳送皮帶表面存在油泥、油污等異物，產品存在皮帶印現象（圖3）。

2.2板料毛刺超差

對前位模具線問題板料邊緣毛刺進行抽樣測量，發現所有測量結果均合格（圖4），表明板料毛刺不是造成鈑金凹凸要因。

2.3板料加工夾帶鐵屑

現場隨機抽查前位模具問題板料各10組，發現板料表面和邊緣無夾帶鐵屑、薄膜和粉塵等異物，符合來料要求（圖5）。由此可知，板料加工夾帶鐵屑不是造成鈑金凹凸要因。

2.4清洗機清洗功能不足

檢查B線清洗機發現，清洗機出入口及回油箱存在大量紙屑異物，模具槽上存在與清洗機回油箱內材質一致的薄膜等異物，因此清洗機清洗功能不足是造成鈑金凹凸要因。

2.5板料包裝有異物

跟蹤發罩外板、尾門下外板板料包裝形式發現，板料包裝規范不統一，拆包過程產生紙屑并粘附在板料上（圖6），最終造成鈑金凹凸。

2.6鋅粉脫落

由于鍍鋅板與裸板理化性能存在差異，兩種材料與模具的摩擦系數存在差異。跟蹤后側門外板、左側圍外板生產過程，每生產200件后，進入封閉壓機檢查型面、壓邊圈筋槽R角狀態，發現筋槽R角粘附較多鋅粉（圖7），對應工序件表面存在異常拉傷且零件表面產生離散凹凸。

2.7沖壓切邊鐵屑

項目組通過跟蹤發罩1—3月生產狀態，因切邊鐵屑造成的模具停線率高達4.3%，零件狀態如圖7所示，由此可見發罩外板切邊鐵屑是造成鈑金凹凸的主要原因。

2.8清洗油潔凈度不足

項目組對B線清洗機油取樣化驗，結果顯示機械雜質0.035，滿足行業質量標準＜0.2，因此清洗油潔凈度不足不是造成鈑金凹凸的主要原因。

3改進措施

給清洗機后磁性皮帶增加自清潔裝置，可以解決傳送皮帶潔凈度不足問題。推動供應商對清洗機清洗效果提升進行研究，改造過濾裝置，提升過濾精度，優化清洗機PM頻次，做到清洗機毛刷1周/次，清洗機油箱3月/次，確保了清洗機清洗功能。針對包裝生產異物的問題，通過推進供應商對板料包裝形式進行整改并形成規范。

針對鋅粉脫落，首先對不同模具線制定拉延模保養頻次，過程根據模具狀態對頻次進行調整，累計調整39項；其次是對前位問題模具線凸模、凹模、壓邊圈部件30件進行電鍍處理，提升模具光潔度。對前位問題模具線，生產過程中每300～500件對拉延模進行在線清潔，提升過程穩定性，從而解決了鋅粉脫落的問題。

針對沖壓切邊鐵屑問題，項目組人員根據模具狀態調整模具保養頻次，共計優化切邊模PM頻次26項。此外通過基于Flaxarm工具優化修邊間隙、刃入量、垂直度等工藝參數，從而解決了沖壓切邊鐵屑問題。通過以上改進措施，鈑金凹凸點缺陷數量明顯減少，進一步減少了返修的次數。

4結束語

鍍鋅鈑金在汽車制造中扮演著重要角色，但其表面凹凸點缺陷直接影響產品的外觀和性能。通過研究分析，材料因素、工藝因素和設備因素是造成這些缺陷的主要原因。為應對這些問題，可以采取有效措施改進。這些綜合措施不僅提升了汽車沖壓件的外觀質量，增強了耐腐蝕性，而且滿足了市場對高品質汽車的迫切需求，并且能夠提供更加美觀、耐用的產品，滿足消費者對高品質生活的追求，同時在激烈的市場競爭中保持優勢。